EP2100808A1 - Vorrichtung zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfs eines Schiffes - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for reducing the power requirement of a single or multiple screw vessel.
- the object of the present invention is to provide a device which serves to reduce the drive power requirement of a ship.
- the device according to the invention for reducing the drive power requirement of a single or multi-screw vessel is designed in such a way that the fixedly mounted on the hull before the propeller device consists of a pre-nozzle and disposed within the pre-nozzle fins or wings.
- the device With such a device, it is possible to reduce the drive power requirement of a ship.
- the potential profit increases with increasing thrust load of the propeller.
- the device is particularly suitable for slow, complete ships, such as tankers, bulkers and tugs and also for not very fast ships of all types.
- the device itself is firmly attached to the hull in front of the propeller of the ship and consists of the two functional elements pre-nozzle and fins or hydrofoils.
- both functional elements aim at various sources of loss, namely the pre-nozzle on a reduction of the effective thrust load and the fins or wings on a reduction of the swirl losses in the propeller jet. Both effects increase the efficiency of the propulsion system.
- the pre-nozzle is arranged rotationally symmetrical with the axis preferably displaced upwards above the propeller axis, the inner diameter of the pre-nozzle being at most 90% of the propeller diameter.
- the fins or vanes are arranged asymmetrically within the pre-nozzle and radially to the propeller axis, the fins connect the hull with the pre-nozzle and arranged at the rear end of the pre-nozzle, wherein the curved side of the wing-shaped and lenticular cross-sectional profile of the fin or the airfoil on the upward-beating side of the propeller is directed upwards and on the downwardly-striking side of the propeller downwards.
- the arrangement of four fins or wings in the interior of the pre-nozzle is not limiting, especially since a smaller or larger number of fins or wings can be provided.
- the device 10 for reducing the power requirement of a ship is that immediately before the propeller of a hull 100, not shown in the drawing, a pre-nozzle 20 is provided with a cylindrical shape or a differently shaped shape or cross-sectional shape, which is fixedly attached to the hull.
- a pre-nozzle 20 is provided with a cylindrical shape or a differently shaped shape or cross-sectional shape, which is fixedly attached to the hull.
- fins or wings 30 are arranged in the interior 20a of the pre-nozzle 20.
- the pre-nozzle 20 is arranged rotationally symmetrical with the axis 21 shifted upwards on the hull.
- fins or wings 30a, 30b, 30c, 30d are arranged star-shaped with different fin or wing lengths in the interior 20a of the pre-nozzle 20. These four fins or wings are arranged asymmetrically within the pre-nozzle and radially to the propeller axis PA.
- the fins or wings 30a, 30b, 30c, 30d connect the pre-nozzle 20 to the hull 100 and are arranged at the rear end of the pre-nozzle 20 facing the propeller, wherein the curved side 32 of the wing-shaped or lenticular cross-sectional profile 31 of the fins or wings 30, 30 a, 30 b, 30 c, 30 d on the port side of the ship or on the upturning side of the propeller is directed upward and on the starboard side of the ship or down-facing side of the propeller down.
- the fins or wings 30a, 30b, 30c, 30d are also directed forward port side forward and starboard side forward down ( Fig. 2 and 3 ).
- the direction of rotation of the propeller is in the direction of arrow X ( Fig. 1 ).
- the fins or wings 30 and 30a, 30b, 30c, 30d arranged in the interior 20a of the pre-nozzle 20 are adjustable in their angular positions and can be locked in the set angular positions.
- the fins or wings have a lenticular cross-sectional profile 31 with a curved side wall 32 and with a rectilinear base 33.
- the arrangement and the position of, for example, the two fins 30 to the propeller axis PA is such that the upper fin with its base 33 is approximately parallel to the propeller axis PA, whereas the lower fin occupies a position in which their Base surface 33 at an angle ⁇ of at least 5 °, preferably from 10 ° to the propeller axis PA is running. Other angular positions of the fins are possible.
- the fins 30a, 30b, 30c, 30d in Fig. 2 shown positions.
- the pre-nozzle 20 according to Fig. 1 and 6 is formed by a shaped body 25 having a cross-sectional profile 26 with an outside, at an angle to the propeller axis PA inclined wall portion 26a and with an inner rectilinear and parallel to the propeller axis PA extending wall portion 26b, 26c in the area facing away from the propeller an arcuate wall portion has, which merges into the outside wall portion 26 a.
- the outer wall portion 26a may also be arcuate.
- the propeller side is at PS in Fig. 6 indicated.
- the inventive device is characterized by the features specified in the claims and by in the Fig. 1 to 6 the drawings illustrated embodiments.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Ein- oder Mehrschraubenschiffes.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die der Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Schiffes dient.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
- Hiernach ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Ein- oder Mehrschraubenschiffes in der Weise ausgebildet, dass die vor dem Propeller fest am Schiffskörper angebrachte Vorrichtung aus einer Vordüse und innerhalb der Vordüse angeordneten Flossen bzw. Tragflügel besteht.
- Mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, den Antriebsleistungsbedarf eines Schiffes zu verringern. Der mögliche Gewinn steigt mit zunehmendem Schubbelastungsgrad des Propellers. Die Vorrichtung eignet sich besonders für langsame, völlige Schiffe, wie Tanker, Bulker und Schlepper und auch für nicht sehr schnelle Schiffe aller Typen. Die Vorrichtung selbst ist vor dem Propeller des Schiffes fest am Schiffskörper angebracht und besteht aus den beiden Funktionselementen Vordüse und Flossen bzw. Tragflügel.
- Dabei besteht das Wirkungsprinzip der Vordüse in der Erhöhung der Propelleranströmgeschwindigkeit in Gebieten sehr hohen Mitstromes und Verringerung der Propelleranströmgeschwindigkeit in Gebieten geringen Mitstromes und das der innerhalb der Vordüse angeordneten Flossen bzw. Tragflügel in der Erzeugung eines Vordralls, wobei beide Funktionselemente auf verschiedene Verlustquellen zielen, nämlich die Vordüse auf eine Verringerung der effektiven Schubbelastung und die Flossen bzw. Tragflügel auf eine Verringerung der Drallverluste im Propellerstrahl. Durch beide Effekte wird der Wirkungsgrad des Propulsionssystems erhöht.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- So ist die Vordüse rotationssymmetrisch mit nach oben verschobener bevorzugterweise oberhalb der Propellerachse liegenden Achse angeordnet, wobei der Innendurchmesser der Vordüse maximal 90 % des Propellerdurchmessers beträgt.
- Bevorzugterweise sind vier Flossen bzw. Tragflügel unsymmetrisch innerhalb der Vordüse und radial zur Propellerachse angeordnet, wobei die Flossen bzw. Tragflügel den Schiffskörper mit der Vordüse verbinden und am hinteren Ende der Vordüse angeordnet sind, wobei die gewölbte Seite des tragflügelförmigen und auch linsenförmigen Querschnittsprofils der Flosse bzw. des Tragflügels auf der aufwärts schlagenden Seite des Propellers nach oben und auf der abwärts schlagenden Seite des Propellers nach unten gerichtet ist. Die Anordnung von vier Flossen bzw. Tragflügeln im Innenraum der Vordüse stellt jedoch keine Beschränkung dar, zumal auch eine geringere oder größere Anzahl von Flossen bzw. Tragflügel vorgesehen sein kann.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein Schiff mit einem über oben nach Steuerbord drehendem Propeller der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und zwar zeigt:
- Fig. 1
- in einer Seitenansicht von Steuerbord die erfindungsgemäße aus einer Vordüse mit in deren Innenraum angeordneten Flossen bzw. Tragflügeln bestehenden Vorrichtung,
- Fig. 2
- die Vorrichtung in einer Ansicht von hinten, wobei die Flossen bzw. Tragflügel nicht angestellt dargestellt sind,
- Fig. 3
- einen vergrößerten Querschnitt durch das Profil einer Flosse bzw. eines Tragflügels,
- Fig. 4
- eine Seitenansicht der Heckkontur,
- Fig. 5
- einen Spantenriss des Hinterschiffes und
- Fig. 6
- die Vordüse mit in deren Innenraum angeordneten Flossen bzw. Tragflügeln gemäß
Fig. 1 mit Stellungsanordnungen der Flossen. - Gemäß
Fig. 1 besteht die Vorrichtung 10 zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Schiffes darin, dass unmittelbar vor dem in der Zeichnung nicht dargestellten Propeller eines Schiffskörpers 100 eine Vordüse 20 mit zylindrischer Formgebung oder einer andersartig gestalteten Form oder Querschnittsform vorgesehen ist, die fest am Schiffskörper angebracht ist. Im Innenraum 20a der Vordüse 20 sind Flossen bzw. Tragflügel 30 angeordnet. Die Vordüse 20 ist rotationssymmetrisch mit nach oben verschobener Achse 21 am Schiffskörper angeordnet. - Bei dem in
Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Innenraum 20a der Vordüse 20 vier Flossen bzw. Tragflügel 30a, 30b, 30c, 30d sternförmig mit unterschiedlichen Flossen- bzw. Tragflügellängen angeordnet. Diese vier Flossen bzw. Tragflügel sind unsymmetrisch innerhalb der Vordüse und radial zur Propellerachse PA angeordnet. Dabei verbinden die Flossen bzw. Tragflügel 30a, 30b, 30c, 30d die Vordüse 20 mit dem Schiffskörper 100 und sind am hinteren dem Propeller zugekehrten Ende der Vordüse 20 angeordnet, wobei die gewölbte Seite 32 des tragflügelförmigen oder linsenförmigen Querschnittsprofils 31 der Flossen bzw. Tragflügel 30, 30a, 30b, 30c, 30d auf der Backbordseite des Schiffes bzw. auf der aufwärts schlagenden Seite des Propellers nach oben und auf der Steuerbordseite des Schiffes bzw. abwärts schlagenden Seite des Propellers nach unten gerichtet ist. Die Flossen bzw. Tragflügel 30a, 30b, 30c, 30d sind des Weiteren backbordseitig vorn nach oben und steuerbordseitig vorn nach unten gerichtet (Fig. 2 und3 ). Die Umlaufrichtung des Propellers erfolgt in Pfeilrichtung X (Fig. 1 ). Die in dem Innenraum 20a der Vordüse 20 angeordneten Flossen bzw. Tragflügel 30 bzw. 30a, 30b, 30c, 30d sind in ihren Winkelstellungen verstellbar und in den eingestellten Winkelstellungen arretierbar. - Nach einem Ausführungsbeispiel mit über oben nach Steuerbord drehendem Propeller nehmen die Flossen bzw. Tragflügel 30a, 30b, 30c, 30d folgende, bevorzugte radiale Winkelstellungen und Ausgangswinkelstellungen ein:
Flossenwinkel Anstellwinkel Backbord (BB) untere Flosse (30a) 247,5° 14° Backbord (BB) mittlere Flosse (30b) 292,5° 12° Backbord (BB) obere Flosse (30c) 337,5° 8° Steuerbord (SB) Flosse (30d) 90,0° 10° - Nach der in
Fig. 1 ,3 und6 dargestellten Ausführungsform weisen die Flossen bzw. Tragflügel ein linsenförmiges Querschnittsprofil 31 mit einer gewölbten Seitenwand 32 und mit einer geradlinig verlaufenden Grundfläche 33 auf. Die Anordnung und die Stellung beispielsweise der beiden Flossen 30 zur Propellerachse PA ist dabei derart, dass die obere Flosse mit ihrer Grundfläche 33 in etwa parallel zur Propellerachse PA verlaufend ist, wohingegen die untere Flosse eine Stellung einnimmt, bei der ihre Grundfläche 33 in einem Winkel α von mindestens 5°, bevorzugterweise von 10° zur Propellerachse PA verlaufend ist. Andere Winkelstellungen der Flossen sind möglich. Insgesamt weisen bevorzugterweise die Flossen 30a, 30b, 30c, 30d die inFig. 2 gezeigten Stellungen auf. - Die Vordüse 20 gemäß
Fig. 1 und6 wird gebildet von einem Formkörper 25 mit einem Querschnittsprofil 26 mit einem außenseitig liegenden, in einem Winkel zur Propellerachse PA schräg verlaufenden Wandabschnitt 26a und mit einem innenliegenden geradlinig und parallel zur Propellerachse PA verlaufenden Wandabschnitt 26b, der in dem dem Propeller abgewandten Bereich einen bogenförmigen Wandabschnitt 26c aufweist, der in den außenseitigen Wandabschnitt 26a übergeht. Der außenseitig liegende Wandabschnitt 26a kann auch bogenförmig ausgebildet sein. Die Propellerseite ist bei PS inFig. 6 angedeutet. - Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale und durch die in den
Fig. 1 bis 6 der Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen. -
- 10
- Vorrichtung
- 20
- Vordüse
- 20a
- Innenraum
- 21
- Achse der Vordüse
- 25
- Formkörper
- 26
- Querschnittsprofil
- 26a
- Wandabschnitt
- 26b
- Wandabschnitt
- 26c
- Wandabschnitt
- 30
- Flosse/Tragflügel
- 30a
- Flosse/Tragflügel
- 30b
- Flosse/Tragflügel
- 30c
- FlossefTragflügel
- 30d
- Flosse/Tragflügel
- 31
- Querschnittsprofil
- 32
- gewölbte Seitenwand
- 33
- Grundfläche
- 100
- Schiffskörper
- BB
- Backbord
- SB
- Steuerbord
- PA
- Propellerachse
- PS
- Propellerseite
- X
- Umlaufrichtung des Propellers
- α
- Winkel
Claims (6)
- Vorrichtung zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Ein- oder Mehrschraubenschiffes,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vor dem Propeller fest am Schiffskörper (100) angebrachte Vorrichtung (10) aus einer Vordüse (20) mit innerhalb der Vordüse angeordneten Flossen bzw. Tragflügeln (30; 30a, 30b, 30c, 30d) besteht. - Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vordüse (20) mit einem Innendurchmesser, der kleiner als 90 % des Propellerdurchmessers ist, rotationssymmetrisch mit nach oben verschobener, bevorzugterweise oberhalb der Propellerachse (PA) liegende Achse (21) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass bevorzugterweise vier Flossen bzw. Tragflügel (30; 30a, 30b, 30c, 30d) unsymmetrisch im Innenraum (20a) der Vordüse (20) und radial zur Propellerachse (PA) angeordnet sind, wobei die Flossen bzw. Tragflügel den Schiffskörper mit der Vordüse (20) verbinden und am hinteren Ende der Vordüse (20) angeordnet sind, wobei die gewölbte Seite (32) des linsenförmigen Querschnittsprofils (31) der Flosse bzw. des Tragflügels (30; 30a, 30b, 30c, 30d) auf der aufwärts schlagenden Seite des Propellers nach oben und auf der abwärts schlagenden Seite des Propellers nach unten gerichtet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flossen bzw. Tragflügel (30; 30a, 30b, 30c, 30d) folgende bevorzugte radiale Winkelstellungen und Ausgangswinkelstellungen einnehmen:Flossenwinkel Anstellwinkel Backbord (BB) untere Flosse (30a) 247,5° 14° Backbord (BB) mittlere Flosse (30b) 292,5° 12° Backbord (BB) obere Flosse (30c) 337,5° 8° Steuerbord (SB) Flosse (30d) 90,0° 10° - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Innenraum (20a) der Vordüse (20) angeordneten Flossen bzw. Tragflügel (30) in ihren Winkelstellungen veränderbar bzw. verstellbar sind. - Verwendung einer Vorrichtung (100) mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 5 zur Verringerung des Antriebsleistungsbedarfes eines Schiffes, insbesondere für langsame, völlige Schiffe, wie Tanker, Bulker oder Schlepper und auch für nicht sehr schnelle Schiffe aller Typen, und zur Verbesserung der Propelleranströmung sowie zur Erzeugung eines Vordralles.
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